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物聯網工程的學習方向范文1
關鍵詞:物聯網專業;學習興趣度;關聯分析
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)19-0267-02
一、物聯網專業課程體系
物聯網是計算機和互聯網技術的延伸和發展,促進了互聯網的進一步完善。物聯網具有信息感知等基本功能,并在感知技術的基礎上發展了交互技術,促進了物聯網技術的不斷成熟。[1]“物聯網技術”是湖北工業大學計算機學院在“十三五”規劃時期新開設的專業,在2016年學院進一步完善了的“物聯網技術專業本科培養方案”,并對物聯網專業學生進行導師指導制,在大三以后的學習中按照自己的專業興趣度選擇物聯網專業小方向。此次的創新改革體現了將創新性課程且符合信息產業新需求、培養創新性人才等目標。課程創新規劃旨在以工程技術為主線,著力提高學生的工程意識、工程素質與工程實踐能力,培養能夠滿足物聯網產業未來發展需要、適應和引領未來的物聯網發展方向的工程師。[2]
二、關聯分析物聯網專業的學生數據
關聯分析是數據挖掘中十分重要的一種方法,其中Apriori算法作為關聯分析的主要應用方法已經十分穩定成熟。Apriori算法的基本思想是:第一步先找出所有的頻集,這些項集出現的頻繁性至少和預定義的最小支持度一樣。然后由頻集產生強關聯規則,這些規則必須滿足最小支持度和最小可信度。接下來使用第一步找到的頻集所產生期望的規則,產生只包含集合的項的所有規則,其中每一條規則的右部只有一項,這里采用的是中規則的定義。一旦這些規則被生成,那么只有那些大于用戶給定的最小可信度的規則才被留下來。為了生成所有頻集,使用了遞推的方法。總的來說:首先找出支持度大于最小支持度的項集;然后使用該項集產生的期望規則;接著對項集進行連接、剪枝;最后得出頻繁項集。[3-5]當前普遍存在一個現象:大學所培養出來的大學生與企業的期望往往不相符,學生質量在不斷下降,很重要的一個原因就是就是學生沒有選擇好自己的就業方向,不能很好地了解自己。
物聯網專業可以大致分為硬件和軟件兩個方向。為了讓學生了解自己適合哪個就業方向,我們可以對學生的各科成績及科目偏科的方向來進行分析,從數據中找出一些規律,畝指導學生進行對未來就業方向的選擇。以下關聯分析數據為本校2012級物聯網專業的100位同學在大學前兩個學年的專業課(C語言,數據結構,數字電路以及模擬電子技術)的原始成績為研究樣本。我們將通過Apriori算法對物聯網專業的學生從大一開始的專業課成績進行分析,幫助他們確定大學后兩年的專業側重方向,在專業課學習中發揮自己最大的興趣度和能力。經過關聯規則的初步分析如表1所示。
支持度計算(設支持度閾值為0.5),support:C語言:11/20=0.55;support:數據結構:15/20=0.75;support:數電:15/20=0.75;support:模電:17/20=0.85;
置信度計算
confidence(模電,C語言)=0.529 confidence(數據結構,C語言)=0.714
confidence(模電,數據結構)=0.706 confidence(數電,C語言)=0.315
confidence(數電,模電)=0.8 confidence(數據結構,數電)=0.311
confidence(模電,數電)=1 confidence(數據結構,模電)=0.414
confidence(C語言,數據結構)=0.72 confidence(C語言,模電)=0.215
confidence(數電,C語言)=0.467
經整理得到表2的結果。
由此我們可以得出:模電和數電關聯度比較高,是偏硬件方向的,C語言和數據結構關聯度比較高,是偏軟件方向的,所以模電和數電成績相對好的可以選擇硬件方向,C語言和數據結構成績相對較好的同學可以選擇軟件方向的。
三、結語
當前普遍存在一個現象:大學所培養出來的大學生與企業的期望往往不相符,學生專業知識不符合工作需要,其根本原因在于大多數學生沒有選擇好自己的方向,學生在大學專業課學習的重要環節不能很好地將自己興趣度與專業相結合。因此本文使用Apriori算法對物聯網專業的學生從大一開始的專業課成績進行分析,幫助他們確定專業側重方向,更好地開展專業課學習和創新實踐活動,在專業學習中發揮自己最大的興趣度和能力,成為更加具有競爭力的物聯網畢業生。
參考文獻:
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Research on Relevance Analysis of Interest Degree of Learning Based on Internet of Things
WU Jun,YE Zhi-wei,ZHONG Xiao-fang
物聯網工程的學習方向范文2
關鍵詞:物聯網;物聯網工程導論;教學方法
作者簡介:吳韶波(1970-),女,江蘇常熟人,北京信息科技大學信息與通信工程學院,副教授;文江川(1977-),男,江西永新人,北京信息科技大學信息與通信工程學院,講師。(北京 100101)
基金項目:本文系北京信息科技大學重點教改項目(項目編號:2012JGZD04)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)02-0111-01
導論課程是為了幫助剛剛進入大學的新生,在進行專業知識學習之前,使其了解所學專業、解讀所就讀的專業是什么,包括哪些專業課程、如何學習和運用專業知識、就業及考研去向等方面的問題,幫助其順利完成學業的一門專業基礎課程。目的在于通過導論課程的學習,使學生對所學習的專業有整體認識,對專業技術領域有一個初步的了解,明確各門專業課之間的聯系,為學生后續四年的知識學習、能力提高、素質培養以及畢業后從事科學研究、技術開發或經營管理等工作打下堅實基礎,是培養學生專業興趣、激發學習的動力、引導學習的方法、規劃學習計劃和未來就業十分有效的方式和重要的手段。
一、導論課程教學中存在的問題
物聯網工程專業是自2010年才陸續開設的新專業,涉及多領域技術,學科交叉,具有深厚的理論與廣泛的實踐相結合的特征?!拔锫摼W工程導論”是物聯網工程專業的入門課程,從物聯網的應用、技術、服務、知識體系等角度闡述本專業包括的內容。在該課程的教學過程中發現存在著以下問題:
1.課程內容多,技術廣,綜合性強
物聯網被譽為信息產業的第三次浪潮,涉及計算機科學與技術、電子科學與技術、通信工程、自動化、智能科學與技術等多領域、綜合叉學科,被廣泛應用于智能交通、智慧城市、智慧醫療、工業監測、物流等方面。由于物聯網工程專業的教學內容涉及內容多,技術廣,對教學內容的有效綜合和整體優化勢在必行。
2.學生有興趣,熱情高,基礎缺乏
“物聯網工程導論”課程在大學一年級新生入學后開設,學生對新知識、新技術具有強烈的好奇心。通過對北京信息科技大學2013級物聯網工程專業新生進行統計,96.8%的學生對物聯網技術有前期調研,但對物聯網工程專業的具體教學內容了解較少,實踐動手能力普遍欠缺。教師綜合運用教學手段,突出物聯網工程專業課程體系知識脈絡,引導學生采用正確的學習方法開展專業課程的學習,培養其職業素養和職業道德,將為學生今后的學習與工作打下良好基礎。
3.專業領域新,對師資隊伍要求高
物聯網技術作為新興的研究領域,高校在新辦物聯網工程專業的過程中存在著涉及的專業知識廣,交叉性強;課程體系尚處在摸索階段,有待不斷完善;學科建設不成熟;全面掌握物聯網技術實踐教學的師資隊伍嚴重缺乏等問題。這對任課教師提出了更高要求,教師需不斷更新專業認知,擴充知識結構,并加強工程實踐能力培養。
4.教學方法單一,考評方式片面
“物聯網工程導論”課程涉及知識內容豐富,對各部分知識點的要求掌握的程度各不相同。導論課程面向一年級新生開設,學生的基礎和知識掌握程度參差不齊,若采用單一授課的方式,可能達不到預期教學效果。再者,若考評只采用傳統的“期末考試成績+平時成績”進行考量的方式,很難全面體現學生對新知識的掌握程度和相關能力的提高,或將束縛學生的思維,使學生對后續課程產生為難情緒或消極的負面影響,甚至厭學。
二、導論課程教學的幾點思考
針對以上在“物聯網工程導論”課程的教學中存在的問題,對物聯網技術本身特點以及物聯網專業新生特點進行分析總結和實際授課情況,建議從以下幾方面進行改進:
1.解析專業知識框架,優化教學內容
“物聯網工程導論”課程應從宏觀上介紹了物聯網工程領域的相關知識內容,綜合性較強。通過對物聯網基本概念、知識體系進行整體介紹,使學生既對涉及到的廣泛技術有了解、有興趣,又不會被龐大的眾多學科內容嚇倒,形成對“物聯網工程”基本模型和基本問題的初步且宏觀的科學認識。目前,絕大多數的物聯網導論書籍對于物聯網專有的RFID技術、無線傳感器網絡以及M2M等技術介紹比較詳細,其他必須的計算機、通信和控制方面的內容則很少提及。因此,應貫穿“全局指導局部”的方針構建基本知識框架,對教學內容進行整體的優化,保證后續教學能圍繞物聯網的需求進行;剖析物聯網技術與相關學科之間相互交叉、互相作用、互相促進的關系,引導學生采用正確的學習方法開展專業課程的學習,強調基礎知識,注重技術應用,讓學生了解物聯網技術發展的前沿技術和巨大的創新機遇以及極其廣闊的發展空間。
2.教學方式多樣化,鼓勵創新思維
物聯網技術發展迅速,正不斷應用于很多領域中,因此,導論課程的教學可以采用多樣化的教學方式融于整個授課過程中。
作為實踐性很強的工科學科,感性認識可以加深對物聯網工程理論知識的理解。采用案例式教學,如:在介紹物聯網與傳感器采集數據的關系時,教室可以帶領學生參觀智能家居的樣板間,讓學生親身感受如何采集溫度、濕度、光照等信息,如何傳輸這些數據并對家電進一步控制。也可以綜合考慮課程側重內容以及學生的興趣點,歸納提煉出研究的方向,采用研究式教學,啟發學生思考,鼓勵學生通過查閱資料、對比分析等方式來解決問題和提出自己的想法,以達到培養學生分析和解決實際問題的能力和創新思維的目的。最后,課程也可以不局限于課內教學,教師可充分利用網絡教學資源進行教學輔助,突破傳統導論課教學在時間與空間上的局限性。
3.強化實踐教學,緊跟領域前沿研究新技術
“物聯網工程導論”課程內容多,除了介紹計算機、電子、通信、控制等有關專業基礎外,還涉及到大量全新而復雜的新技術。對于剛進入該專業的新生來說,從書本中很難明確自己今后的學習和研究方向,也很難將抽象的書面知識與實際應用相結合。因此,教師應適當輔以實踐教學環節,并通過參觀與專業相關的實驗室、物聯網應用樣板間、開展物聯網技術現場教學與實踐活動,拉近學生與物聯網技術應用之間的距離。注重實際應用,幫助學生理解抽象的概念,讓學生既能提升對課程的興趣,又可及時掌握技術發展的最新動態。這樣有利于學生從技術層面整體把握物聯網,對其后續專業課程的學習和理解起到較好的引導作用。通過進入實驗室體驗學術研究的過程,也能激發學生對高水平研究與應用的熱情。
4.建立綜合考評體系,考評方式全面靈活
導論課程的考評可分為期末考試、實踐報告、研究報告等多個組成部分。期末考試可采用開卷形式,基于課程內容涉及的基本理論、基礎知識進行測試,同時也避免了學生死記硬背。研究報告可以小組形式進行提交,根據選定的研究方向從查閱文獻、自主思考、組織討論到形成結果、匯報總結,明確小組中每名學生的工作與貢獻。實踐報告指學生通過參觀與實踐,對物聯網新技術應用的進一步理解,包括基本的原理、實踐操作、方案改進等,培養學生系統獲得新知識、新技術的能力,擴展知識面,鼓勵創新思維。
三、結束語
“物聯網工程導論”課程肩負著引導物聯網工程專業新生了解專業技術發展,激發專業課程學習興趣,掌握自主獲取知識方法,引導正確學習方法的重任。本文首先根據物聯網技術及專業新生的特點,討論了“物聯網工程導論”教學中存在的若干問題,從教學模式、實踐教學、考評機制等三個方面給出了對于本課程教學的有關新思考,力爭提高學生的學習興趣,指導后續課程的學習,培養出具有自主學習、創新思維和較強實踐能力的物聯網工程專業人才。
參考文獻:
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物聯網工程的學習方向范文3
關鍵詞:物聯網技術;計算機網絡工程專業;學科建設
現代社會發展過程中,對于計算機網絡專業人才的培養力度不斷加大,究其原因,科學技術創新速度加快,若國內科技產業發展水平不高,則會直接影響我國在國際范圍內的地位與經濟實力,也同樣會制約國家發展與進步。為此,對于計算機網絡專業技術人才的需求量必然會增加。在這種情況下,國內高校對于計算機網絡專業人才教育與培養給予了高度的重視,要想培養出專業的計算機人才,大部分高等院校計算機網絡工程專業的建設都引入了物聯網技術,并且確定了該專業建設方向與目標。
1計算機網絡工程建設現狀
目前,國內已高度重視物聯網技術在計算機網絡工程建設中的應用,但是通過計算機網絡工程的建設狀況可以發現,計算機網絡工程在實際建設方面仍存在諸多不完善的地方。其中,絕大部分高等院校專業課程體系并不健全,而且教學規劃并不科學與合理,物聯網技術方面的師資嚴重不足,甚至在實驗室設備方面也有待完善。以上問題都對國內物聯網技術專業人才的教育以及培養產生了直接的影響[1]。除此之外,還有很多高校對于計算機網絡工程課程并不重視,形式化嚴重。根據上述研究與分析可以發現,這也是國內計算機人才缺失的根本原因。為此,要想實現高等院校對物聯網技術的充分利用,確保計算機網絡工程項目得以科學合理地建設,就必須要高度重視專業人才的培養,有效采用正確方法,不斷增強高等院校觀念與意識。因為高等院校是計算機專業人才集中的場所,因而必須要發揮自身的主導性作用,以保證學生能夠更主動地探索計算機網絡工程的建設途徑,實現該專業的全面可持續發展。
2基于物聯網技術的計算機網絡工程專業建設路徑
2.1物聯網發展方向的確定
物聯網技術與互聯網技術之間存在緊密的聯系,在物聯網技術當中包含互聯網技術,同樣也包含射頻標簽與傳感器網絡技術,有效地實現了物和物以及人和物之間的智能化溝通與對話,同時構建現代化網絡信息系統[2]。以物聯網技術為切入點展開分析,要想實現物聯網技術的全面發展,就一定要有計算機設計作為重要基礎,因為計算機學科是推動物聯網知識完善的前提。站在物聯網技術結構角度分析,物聯網技術可以細化成三個層次,即感知層、網絡層與應用層。實際研究結果表明,傳統計算機網絡工程專業的建設更關注對學生計算機軟件開發與應用的引導,通常都是將設計和搭建作為核心,營造計算機網絡的教學氛圍。在教育教學實踐中,物聯網技術在計算機網絡工程建設中并未得到充分運用,反而是傳統的計算機網絡工程專業更為突出[3]。所以,要想將物聯網技術的作用充分發揮出來,那么專業工作人員不僅僅需要掌握與物聯網技術相關的知識以及資料,同樣也應確定物聯網技術未來發展的具體方向,正確認識物聯網技術在計算機網絡工程中的重要作用,同時補充應用層以及感知層的知識內容。在此基礎上,專業人員還需要合理借鑒傳統計算機網絡工程具備的優良特點,有機融入物聯網技術,進而不斷調整并改善計算機網絡專業的課程內容,全面培養物聯網技術的專業人才。
2.2計算機網絡工程專業人才的全面培養
現階段,我國社會的局勢變化速度較快,而在發展的過程中高度重視各方面人才培養,特別是計算機專業人才培養,已逐漸成為國民關注的重點。但是,因為不同高等院校的側重點存在差異,因而在計算機網絡工程教學方面同樣存在不同之處[4]。在這種情況下,培養計算機網絡工程專業人才時,教育部門必須要構建更為健全的教育教學機制,同時配備充足軟件設施以及硬件設施。另外,因物聯網技術的實踐應用范圍較廣,所以高等院校在計算機網絡工程教學實施的過程中,必須要深入分析物聯網技術,同時構建獨具特色的教學模式,必須保證計算機網絡工程教學形式改革的合理性,并且因地制宜,才能夠更進一步創新教學的內容和方法,以保證調動起計算機專業學生學習的積極性,更積極地參與實踐教學。這樣一來,基于物聯網技術構建計算機網絡技術工程并培養專業人才才能夠取得更為理想的成績。
2.3網絡工程培養模式的建立與健全
要想進一步提高計算機網絡工程項目的建設效率,高等院校則需要在實踐過程中形成更加完整與健全的網絡工程培養模式。根據實踐研究結果可以發現,網絡工程的培養模式的具體組成有四個部分,即人才專業地位、創新能力的培養、人才培養模式的評價機制以及知識結構[5]。而在以上四個組成部分當中,創新能力與人才培養模式的評價機制占據重要的地位。究其原因,高等院校只有全面創新自身的思想觀念,才能夠與時展需求相適應,進而構建更具特色優勢的網絡模式,正確指導并教育計算機網絡專業學生,全面培養學生的創新思維能力與自主學習能力。也只有人才培養模式評價機制更加完善,才能夠及時發現高等院校培養模式存在的問題,及時采取措施予以彌補??茖W合理的教學模式可以為學生提供高質量的教學內容,培養學生的綜合能力。以某高等院校為例,其內部設立了“食品營養與安全”以及“工業發酵微生物”等重點實驗室以及教育部,并且在食品科學以及生物工程等相關領域取得了理想的研究成果?;谠撛盒K邆涞膬瀯輰W科,即食品與生物工程,計算機學院網絡工程專業就可以將食品安全和生物發酵控制物聯網作為應用領域,與食品學院以及生物學院中的專業教學資源相互結合,拓展網絡工程專業培養的方向。而在諸多學科交叉與融合的基礎上,將輕工行業物聯網的應用作為主要特色,構建計算機網絡工程專業培養機制。
3基于物聯網技術的計算機網絡工程專業建設優化策略
物聯網技術的運用并不僅局限在計算機網絡工程建設過程中,同樣可以將其融入到其他專業當中。為此,各高等院校應積極構建更具特色與優勢的網絡工程建設培養系統[6]。與培養的實際狀況以及資料數據相互結合,確定物聯網技術的具體培養目標,全面創新課程體系。除此之外,還應與時俱進,充分考慮科學技術發生的變化,適當調整計算機教學大綱,有效補充傳統教學方案內容,以保證為學生創造更加理想的學習條件,確保教育教學的特色,在畢業以后學生能夠彰顯自身實力,提高就業能力以及市場競爭實力。
3.1計算機網絡工程專業培養目標
基于物聯網技術,計算機網絡工程專業的建設應將現代信息處理技術作為重要對象,全面培養學生的科學素養,以保證學生可以在畢業以后將物聯網技術應用在輕工行業、科研單位以及信息產業中,成長為更具專業行業知識與技能的應用型人才。在此過程中,需有效培養學生的通信技術、傳感技術以及網絡技術等基本理論以及應用能力,以實現系統化地集成和技術的開發、應用、推廣,提高自身的物聯網工程實踐水平。對于學生的專業能力培養需要滿足以下要求:(1)掌握計算機科學和技術、網絡工程等方面的理論以及方法,并具備豐富的基礎理論知識;(2)全面掌握傳感器技術以及無線通信等相關物聯網感知層關鍵技術的知識以及技能;(3)具有各種類型網絡系統運維能力,并具備較高水平的分析、開發以及設計的能力,同時軟件編程的能力要突出;(4)可以從事輕工行業中物聯網領域的科學研究;(5)深入了解計算機網絡與物聯網行業的發展動態以及技術標準,熟悉與掌握資料查詢以及文獻檢索的基本方法,能夠通過互聯網的合理運用獲得所需信息內容,并具備信息獲取的能力[7]。
3.2計算機網絡工程專業的主干課程
對于計算機網絡工程專業而言,其物聯網方面的課程設置應將專業的培養目標作為重點方向,全面提升學生的動手能力,強化其創新思維。而學生則能夠在學習計算機網絡和物聯網基本理論與知識的過程中,掌握網絡分析以及設計方法,同樣具備靈活應用物聯網的技能。在物聯網當中,感知層的作用就是感知并采集現實世界當中的信息,所以,網絡工程專業的物聯網課程設置應將當前計算機物理層課程作為重要基礎,有效結合通信原理、射頻技術、傳感器技術以及無線通信等多方面的課程內容,使學生能夠更深入地理解與物聯網感知層相關的理論知識。而針對物聯網的網絡層,在傳統網絡工程專業中,已涵蓋大部分知識內容,只需將無線傳感網絡與自組網的理論課程融入其中,即可有效增強學生對于物聯網網絡層的理解與認知。對于物聯網的應用層,其重要的作用就是可以考慮各個行業發展的具體需求構建信息管理平臺,同時充分結合行業應用的具體特點,集成相關的內容服務。與應用層特點相互結合,各個院校能夠與自身的優勢學科相互結合,進而設置具有獨特行業特色的物聯網信息處理技術、物聯網應用程序設計以及無線自組網的應用等相關課程教學[8]。與物聯網安全技術相關的課程并不僅僅包含物聯網中的三個層次,同樣也包含嵌入式知識課程內容。綜合性考慮既有網絡工程專業課程設置,計算機網絡工程專業的物聯網課程所包含的內容主要有:網絡程序的設計、物聯網應用程序的設計、計算機組成原理、離散數學、物聯網安全技術、數據結構、數據庫原理、網絡系統的集成、計算機網絡、網絡管理、物聯網信息處理技術、射頻技術和無線通信等。
3.3計算機網絡工程專業的專業實驗
通過設置專業實驗,能夠全面培養學生計算機網絡技術以及物聯網技術的學習與開發能力,并構建綜合性平臺,以保證學生自身的動手能力與創新能力得到全面提升,使其更加熟悉與了解網絡工程以及物聯網原理與實踐應用。網絡工程專業實踐環節主要包含了五個部分,即畢業實習階段、計算機基礎練習階段、課程設計階段、生產實習階段與畢業設計階段。而對于專業實驗而言,則主要有面向對象課程的設計、無線傳感器網絡課程的設計、物聯網綜合應用課程的設計以及數據結構和C語言課程的設計等。
4結語
綜上所述,在物聯網時代背景下,物聯網技術將被廣泛應用在社會各個領域當中,而人才培養是推動該行業發展的根本要素,所以,要想滿足物聯網行業對于復合型人才的實際需求,有必要深入分析并探討物聯網技術基礎上的計算機網絡工程專業建設,同時應有效結合傳統的網絡工程專業和學校內部優勢學科,在有機整合跨學科專業資源的基礎上,積極成立更具行業特色的應用創新人才的培養模式。本文針對計算機網絡工程專業的物聯網人才培養目標、主干課程以及創新能力培養方式以及培養模式評價機制展開了深入探討,進一步推動了高等院校網絡工程專業的全面可持續發展,同樣也使得高等院校計算機網絡專業的發展方向更加明確與合理。
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物聯網工程的學習方向范文4
關鍵詞:物聯網;校企合作;互聯網+
中圖分類號:G646 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)03-0029-02
一、引言
物聯網作為國家確定的戰略新興產業,近年來得到了不斷的發展。國家“十三五”規劃提出要積極地推進物聯網的發展,尤其是推進物聯網的開環應用。物聯網正與農業、工業、家居、交通、電網、醫療等行業深度融合,成為新的經濟增長點。高職院校也通過開設物聯網專業,并開展物聯網方向的校企合作,培養大批直接從事生產一線的物聯網行業技能型和應用型人才,推動物聯網產業的健康發展。當前,“互聯網+”正深度滲透到各行各業,也給教育教學帶來了新的發展思路,同時也是踐行創新發展理念的重要方向。本文探討通過“互聯網+”促進高職院校和企業更廣泛、深入地進行物聯網專業的共建和合作,促進資源的配置優化,優化物聯網的人才培養。
二、職業院校物聯網人才培養現狀
1.物聯網人才培養校企合作。在我國經濟結構調整、產業升級的大背景下,對技能型人才的需求巨大,高職人才的培養進入了機遇期。由于物聯網是集電子技術、通信工程、計算機科學、軟件工程等多個學科綜合、交叉的技術,其專業涵蓋面廣、輻射行業多,所以高職院校在培養人才的過程中須結合企業對物聯網產業人才的需求來明確物聯網的專業建設方向,設置相關的實訓內容。根據調研,高職院校的畢業生所從事的相關崗位主要有:產品檢測工程師、軟件工程師、網絡管理、硬件工程師、售前/售后工程師、銷售人員等。核心的知識點包括電路基礎、網絡配置與管理、軟件測試、RFID技術、嵌入式系統應用、傳感器安裝與應用等。物聯網是新興專業,高校在專業的建設上缺乏經驗,在課程的安排上存在師資緊張、實訓課程缺乏的實際案例。校企合作人才培養是一種被普遍認可的職業教育方式,它依托行業背景,以產學結合的方式,培養滿足社會要求和企業生產實際需要的物聯網人才。校企合作的意義主要表現為以下幾點:①實時把握市場動態,針對需要培養人才。物聯網的技術更新快,只有隨時了解企業需求,把握人才需求動態,才能使培養出的學生不與人才市場脫節。企業還可根據自身需求提出培養辦法,加強人才培養的針對性和實用性,為企業定向培養所需人才。②加強實踐環節。物聯網專業具有較強的工程實踐性,學生在學會理論知識后,還要有實際的工程項目經驗。加強校企合作,可促進企業和高校的優勢互補,將工程實踐融入到職業教育教學與實訓當中,達到產學結合的目的。③融入實際工作環境。高校的實訓基地為學生培養實踐動手能力提供了良好的條件,但實際項目開發和案例相對較少。為了使畢業生能夠融入到真實的工作場景,與實際工作相適應。校企合作可提供給學生機會到企業生產的一線當中進行實習,提升學生的實際操作能力和職業素養。
2.校企合作所遇到的問題。盡管校企合作在高職院校的發展中有著重要的促進作用,但目前從具體的實施過程來看,受經濟成本和人力資源等因素的限制,還存在一些問題,表現為:①當前校企合作大多表現為以學校為主導、企業相對被動的淺層次合作。企業所投入的人力、物力少,指導學生的時間少,并且很難長期維持;②校企雙方“雙師”素質需提高。企業人員缺乏教學經驗和教學方法,學校教師缺乏實踐經驗。在教學過程中缺乏交流,沒有形成合力,達不到預期效果;③企業實習機會少:由于受企業(尤其是中小型企業)的規模和日常運行的客觀影響,企業無法安排所有學生都進入一線實習,這與學生大量的實習需求形成了矛盾。綜上所述,進一步提升校企合作的效率、健全合作體系是亟待解決的問題。
三、基于“互聯網+”下的物聯網人才培養校企合作
在互聯網、大數據等科技不斷發展的背景下,人們思考怎樣利用互聯網與其他產業深度融合,創造新的發展形態。“互聯網+”一詞也在政府的工作報告中多次提及,通過“互聯網+”來進一步深化改革,推動創新。將“互聯網+”與校企培養物聯網人才相融合,將是一種全新的思考方式。如何利用“互聯網+”所帶來的快速、分享、透明的特質,有效地解決目前校企合作所存在的問題,幫助提高教學效率,創新教學模式,實現多方共贏的局面,是值得深入探究與思考的問題。基于物聯網專業特點和上述提到的校企合作所遇到的問題,結合“互聯網+”平臺,提出如下解決方案:
1.搭建教育資源遠程共享。教學模式創新的重要途徑之一是教學資源的共享。作為信息技術大類的專業之一,物聯網技術的知識面廣、更新快,需要不斷地學習新知識,不斷地更新知識積累。因此,光靠課堂的學習是遠遠不夠的,學校需要通過與社會企業緊密聯系,利用互聯網教學平臺,開發數字教育資源,提供網絡化的教學服務,以“互聯網+”的方式為學生提供學習資源。具體來說,學校和企業根據自身狀況,側重點不同。學校偏重理論知識的講授以及教學材料的編寫,建設精品課程資源和教學視頻。企業可根據實際項目分享經典案例的操作與工程問題分析等,根據物聯網專業的課程設置,不同的課程可建立各自的學習資源庫。學校和企業形成優勢互補,通過微課程、慕課等網上課堂的形式提供給學生。如此,學生打破了時間和空間的限制,可很方便地使用電腦、手機、平板等移動互聯網設備進行學習。這種新的教學資源獲取模式有效地避免了學校和企業的人力和時間等資源的浪費,是對傳統授課方式的有益補充。
2.“線上指導+線下實踐”的校企合作。基于線上的教學資源整合,在線下校企雙方還可以利用互聯網工具,加大溝通程度和合作力度。學生進入企業生產實習,在進行技能實訓期間,將理論知識運用到真實的工作生產中,做到學中做、做中學,通過完成工作中所分配的任務,掌握專業技能,提高職業能力。另外,線上進行與生產實習相關課程的學習和補充,可通過在網上建立實訓論壇方式,將線下實訓的技術資源共享在論壇上,也可將遇到的棘手問題提出來,共同探討與解決。互聯網平臺提供了最為廣泛的交流平臺,不僅拓寬了學生尋求資源的渠道,而且提升了自主解決問題的能力。學生待生產實習結束后回到學校,還可通過互聯網平臺跟進項目的進度,繼續學習。此外,除了面對面的教學外,企業和學校雙方也可通過網絡平臺對學生遇到的問題給予幫助,通過網絡平臺的助推,校企雙方在實踐中進行教學,能夠有效提高教學效果,學生在真實的工作環境中以項目導向進行學習,能大大提高實戰能力和崗位適應能力。
3.三方互動模式。教學由傳統的一對多的交流形式,向一對一、多對多進行轉變。通過互聯網平臺,學生可以個性化地制訂自己的學習安排,通過互聯網的方式請教問題、提交作業、查看自己的學習情況,學校和企業可網上對學生進行指導,查看教學進度和作業完成情況,了解學生的學習進度,收集學生的反饋信息。同時,學校和企業形成教育共同體,參與人才的評價標準,根據共同制定的人才評價標準進行學生的評價考核,包括課程知識學習和生產實踐方面的綜合評分,這樣更注重學生的多方位考察,使培養出來的學生更符合行業所需。
4.共建人才培養計劃,共享人才資源庫。在人才培養計劃的制定中,為緊跟產業發展,需充分調研市場對人才的需求。通過網上征集企業的人才需求,獲得更多的意見和建議,來優化人才培養方案,開發專業課程。更為重要的是通過互聯網平臺,搭建物聯網人才資源庫,企業可從中挑選適合的人才。這樣既能夠促進學生的就業,也能為企業有針對性地選拔人才提供便利,有利于實現共贏。
四、結論
作為實踐能力要求強、技術知識更新快的物聯網專業,采用校企多元化合作是為了能培養出滿足企業專業水平要求、促進產業發展、服務于社會的新一代高職人才。而通過“互聯網+”高職教育,加強了校企交流和互補,整合了校企優質的教學資源,拓展了合作的模式,提升了人才培養質量,也為企業有針對性地選拔人才提供了便利,推動了物聯網高職教育事業的創新改革和發展。
參考文獻:
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The Cooperation between School and Enterprise for the Internet of Things in Personnel Training Based on "Internet+"
ZOU Cheng-jun,LI Xue,XIE Zhong-min,XIANG Mo-jun
(School of Information Technology,Chengdu Agricultural College,Chengdu,Sichuan 611130,China)
物聯網工程的學習方向范文5
關鍵詞:物聯網;人才培養目標;課程體系
作者簡介:張淑梅(1968-),女,山東萊州人,南京交通職業技術學院電子信息工程系,副教授。
基金項目:本文系中國交通教育研究會2012-2014年度教育科學研究課題“大交通背景下計算機網絡技術專業課程體系構建”(項目編號:交教研1202-83)、南京交通職業技術學院教改項目“大交通背景下計算機網絡技術專業課程體系構建研究”(項目編號:JX1128)、南京交通職業技術學院科學研究計劃項目重點項目“高職院校計算機類專業優化研究”(項目編號:JR1205)的研究成果。
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)14-0083-02
2009年8月,總理在無錫視察時提出了“感知中國”,物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一。 2009年11月12日,中科院、江蘇省政府在江蘇省無錫市共建中國“物聯網研究發展中心”,并初步形成以無錫市為核心,南京、蘇州為支撐的物聯網產業聚集區。有政府的大力支持,科研單位、運營商的大力推動,受需求和應用驅動,物聯網將廣泛應用于各行各業,物聯網的市場潛力給高職教育帶來了無窮的機會,這將為高職教育發展帶來新的機遇。高職院校應順應市場需要積極開辦相關專業,培養物聯網產業專業人才,滿足國家戰略性新興產業發展的迫切需求。
物聯網是個交叉學科,涉及到通信、傳感、計算機網絡以及RFID、嵌入式系統等多方面技術。高職院校與物聯網相關的計算機網絡技術專業如何更好地適應行業和區域產業發展的需求,在傳統計算機網絡技術專業的基礎上開設物聯網應用方向,調整專業人才培養方案、重構課程體系,主動適應地方經濟發展的需要,是我們需要認真思考并付諸于實踐的重要課題。
一、物聯網應用方向人才培養目標的確立
專業的人才培養目標準確定位是構建合理課程體系的前提。高職教育的人才培養目標與社會經濟發展對人才素質的要求是否一致,是檢驗高職教育能否滿足社會經濟發展需求的重要指標。以職業能力培養為核心的培養目標是現代社會對職業教育提出的新要求。為了體現高職教育以就業為導向,以職業能力培養為核心,增強學生社會適應能力及可持續發展能力,制定一個科學合理的人才培養目標時應從以下幾個方面考慮:
一是高職教育的目的,即“培養什么樣的人”;二是行業背景與區域經濟發展,也就是要適應行業和區域產業發展的需求,為本地區培養高級技術技能人才;三是社會需求下的能力構成,這需要對高職物聯網應用技術專業的學生畢業后所從事的職業崗位進行分析;四是行業專家意見。
物聯網主要由感知層、傳輸層和應用層組成,物聯網產業主要包括圍繞整個產業鏈的硬件、軟件、系統集成和運營服務四大領域。通過對無錫物聯網產業研究院、中科怡??萍加邢薰?、無錫萬博信息技術公司、上海億道電子有限公司等多家物聯網產業鏈的相關企業進行人才需求調研,調研結果顯示,物聯網企業對高職層次人才需求主要為:物聯網工程項目技術員、物聯網軟件程序員、物聯網軟件測試員、網絡維護技術員、物聯網系統管理員、物聯網設備營銷與技術支持人員等。
按照專業人才培養方案的開發要求,對江蘇長三角地區物聯網產業發展現狀及物聯網產業人才進行需求分析、企業調研、專家研討,明確了物聯網應用技術專業主要面向物聯網產業鏈的系統集成、運營服務領域,歸納出主要面向的職業崗位:物聯網工程項目技術員、物聯網系統管理員、物聯網應用系統管理員等3個核心職業崗位,以及每個崗位的典型工作任務,從而確定南京交通職業技術學院計算機網絡技術專業(物聯網應用方向)培養目標為:本專業主要面向物聯網產業,針對物聯網在智能交通、平安家居等領域的研究和應用,服務區域與地方經濟發展,培養具有扎實的專業基礎理論知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力,具有可持續發展與創新能力,掌握物聯網應用技術,具備物聯網工程項目的規劃與施工管理、物聯網設備安裝與調試、物聯網應用平臺設計與開發、物聯網管理與維護,物聯網嵌入式軟件開發以及物聯網設備營銷與技術支持等職業能力和素質的高端技術技能型人才。
二、物聯網應用方向課程體系的構建
人才培養目標需要通過課程體系來實現。培養目標發生了改變,課程體系就需要重構。為了使人才培養既達到就業崗位職業要求,又具備一定的技術消化、吸收、改良、反求、創新能力的需求,課程體系的構建必須遵循“理論與實踐相互交融”的課程體系設計思想。一個是培養學生可持續發展能力的基礎知識的設計,一個是培養學生實踐動手能力和創新能力的專業技能及素質能力的設計,理論與實踐相互融合、交叉使用,形成完整的切實可行的課程體系。實踐動手能力和創新能力培養,要將實驗、實訓、仿真實訓到最后的頂崗實習整個實踐教學過程系統化設計,這就要求加大實踐課程的占比,教材也要隨之配套建設。
1.構建“項目主導、模塊遞進”的課程體系
本課程體系構建采用“項目主導、模塊遞進”的課程體系構建模型。所謂的“項目主導、模塊遞進”的課程體系,是根據產業行業企業特點,明確本專業主要就業崗位,依據就業崗位歸納典型工作任務,確定完成職業崗位的典型工作任務所需職業核心能力,按基本能力、專業能力、綜合能力三個依次遞進的模塊構建課程體系。
依據專業調研結果,明確了專業面向的主要工作崗位,對應物聯網應用技術專業職業崗位的典型工作任務主要有:物聯網項目方案擬定;物聯網工程施工管理及實施;物聯網設備配置與調試;物聯網系統的管理與維護;物聯網應用系統設計與開發、管理與維護;物聯網設備營銷、物聯網項目售后服務、技術支持等。完成職業崗位的典型工作任務,需具備以下職業核心能力:具備物聯網組網方案擬定、物聯網工程施工組織及實施能力;具備熟練配置和使用網絡設備的能力;具有較強的物聯網管理與維護、保障網絡系統安全運行的能力;具備較強的物聯網應用系統維護、數據庫管理、物聯網技術應用等能力;具備熟練使用網絡管理軟件、網絡編程工具、網頁設計軟件完成物聯網應用軟件設計、調試和維護的能力;具備從事網絡設備營銷與技術支持工作的能力;具有較強的團隊協作能力、協調溝通能力、創業能力、就業能力及創新精神。
在分析本專業面向的主要就業崗位、就業崗位的典型工作任務、完成就業崗位的典型工作任務所需職業核心能力的基礎上,構建了以項目為主導,按“基本素質模塊、職業基本能力模塊、職業核心能力模塊、職業拓展能力模塊、職業綜合能力模塊”五個相對銜接、交替上升的模塊課程體系,整個課程體系按照從簡單到復雜、從單一到綜合、從低級到高級的知識進階規律,綜合培養學生的職業能力,為學生職業生涯打下堅實的基礎。本課程體系結構如圖1所示。
(1)基本素質模塊。這一模塊用于提高和培養學生的政治思想素質和職業道德,培養學生的辯證思維能力和外語應用能力,為創新思維和創新能力提供廣闊的發展空間。該模塊主要開設“德育基礎”、“政治思想概論”、“軍事理論”、“計算機應用基礎”、“實用英語”、“高等數學”、“體育”、“就業指導”、“大學生心理健康”等課程,同時還開設“藝術鑒賞”、“美術鑒賞”、“音樂欣賞”等公共藝術課程。
(2)職業基本能力模塊。職業基本能力模塊涵蓋該專業對應職業崗位群所需要的最基本的知識、技能、技術和素養,為職業核心能力模塊服務。該模塊主要開設“計算機硬件組裝維護”、“計算機網絡技術”、“局域網組建與管理”、“數據庫技術及應用”、“物聯網安全技術”、“射頻識別技術(RFID)與應用”、“無線傳感網絡技術”、“初級程序設計(C#)”、“網頁設計與制作”、“工程制圖”等課程。
(3)職業核心能力模塊。本模塊突出“一?!?,針對主要就業崗位方向。所有課程均安排一周到二周單項技能實訓,該模塊課程授課教師應具備相應職業資格證書和職業能力,即“雙師型”教師,同時引入企業一線能工巧匠擔任實踐課程教學。這一模塊主要開設“物聯網組網技術”、“Linux操作系統”、“物聯網綜合布線”、“傳感器與自動檢測技術”、“嵌入式系統設計”、“企業網站開發”等課程。
(4)職業拓展能力模塊。職業拓展能力模塊對應“多能”,體現學生今后就業方向拓展,職業遷移能力。這一模塊主要開設“C++程序設計”、“圖像處理”、“GIF與GPS技術應用”等專業選修課作為職業能力拓展課程。根據各個學校的特點及優勢,可以在此模塊中調整不需要的培養方向或培養內容。
(5)職業綜合能力模塊。本模塊主要體現實踐性教學環節,保證學生獲得較系統的職業技能、技術訓練,為學生的就業和創業打下良好的基礎。這一模塊包括課程整周單項技能實訓、物聯網技術應用實訓、專業綜合實訓、考證實訓、畢業設計、頂崗實習等,做到校內學習與實際工作融通,頂崗實習與校外學習結合,校內考核與校外考核結合,實現課堂學習與實訓實習地點“一體化”教學,體現“學中做、做中學”的實踐教學理念。
基于各個學院的特色,將課程體系構建與特定人才培養及就業需求結合起來,有利于學生在社會中生存和發展,為學生邁向成功的職業生涯打下堅實基礎。該課程體系有利于培養學生的職業道德、職業技能和就業創業能力,著力激發學生的創新能力和對未來職業的憧憬,增強學生的可持續發展能力。
2.以職業能力培養為核心,改革教學方法
任何課程內容都要通過一定的教學活動才能轉化為學生的知識、技能、技術和素質,以職業能力為核心的培養目標要求以學生為主體組織教學活動。在教學方法上改變傳統的教師唱主角的教學方法,而是采用案例法、任務驅動法、問題引導法、項目模仿法、小組學習法等方法。這種方法有利于培養學生獨立學習的能力和提高專業技能,同時工作能力、創新能力、團結協作能力等均得到了全面的訓練和提高。以職業能力培養為核心,改變了傳統教學中教師與學生的地位,在教學過程中教師是指導者與咨詢者;學生主動性和積極性得到了充分的發揮,由被動接受者變為主動獲取者。
3.圍繞課程體系建設開發并編寫項目化教材
教材是課程體系建設一個重要的內容載體,通過開發和使用好的教材,一方面可以使學生的學習有章可循,另一方面可以更好地貫徹根據崗位需求培養人才的目標。物聯網應用技術專業是一個新興的專業,目前市場上還沒有與課程體系相匹配的優秀教材。因此,建設在課程體系的同時,應積極推行項目化教材的開發與建設,在教材內容上,既突出理論體系創新,又體現實踐能力的培養,使課程建設與教材建設統籌規劃,協調發展。
三、結束語
物聯網作為新興的技術,受到各行業的廣泛關注,未來必將得到極大的應用和擴展,然而高職院校要開辦一個新專業,必須要進行謹慎的調研和論證,需要進行完善的課程體系開發和設計,配備相應的師資和教學設備。南京交通職業技術學院通過謹慎理性思考后選擇了改造傳統專業,積極開展課程改革、修訂人才培養方案和課程標準,在專業課程設置時嵌入物聯網技術相關的課程,使專業建設跟上技能進步的腳步,提升了專業與產業發展的吻合度。
參考文獻:
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物聯網工程的學習方向范文6
關鍵詞:物聯網工程;實踐教學體系;模塊化;課程群
中圖分類號:G642;TP39 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2017)01-0-03
0 引 言
物聯網工程專業是教育部為服務國家戰略性新興產業而開辦的新型專業[1],自2010年起,國內已先后有700多所高校開設了物聯網相關專業[2]。經過6年的教學實踐,物聯網工程專業在課程設置和人才培養模式上取得了很大進步,但現階段物聯網工程專業的畢業生還無法滿足物聯網產業的發展需求,大部分畢業生只能支持產業的初級工作,而能夠勝任物聯網規劃設計、開發和管理等方面的創新型工程應用人才十分緊缺。高校仍然處在物聯網教育的初級階段,人才培養體系不夠完善,特別是實踐教學環節還比較薄弱。本文針對物聯網工程專業教學中存在的問題,根據物聯網的知識體系結構和信陽師范學院物聯網工程專業培養方案,以培養滿足物聯網產業發展所需要的創新型應用人才為目標,提出一套基于模塊化的物聯網工程專業的實踐教學體系。
1 物聯網工程專業教學存在的問題
目前物聯網工程專業教學主要存在以下問題:
(1)沒有形成系統化的課程設置體系,課程多而不精。由于物聯網工程專業是一門多學科交叉專業,很多高校在課程設置上求全不求精,學生畢業后盡管知識面較廣但無一技之長。
(2)各課程自成體系,教師只注重相關知識。
(3)實驗教學模式單一,大部分實驗還只停留在單門課程的驗證性實驗上,缺少本門課程內容的講解,很少涉及課程間的相互聯系,學生很難全面、系統的掌握與物聯網相關課程相互融合的綜合性實驗,學生綜合知識運用能力差。
(4)缺乏有實際開發經驗的教師。高校教師的來源主要是高校應屆畢業生,缺乏企業工作驗和工程實踐開發經歷。
2 物聯網工程專業實踐教學體系模塊化的意義
教學模塊是圍繞特定主題、特定技能訓練所開展教學活動的組合[3,4]。模塊化根據專業知識體系結構和人才培養目標,把內容聯系緊密、內在邏輯性強、屬同一技能范疇的課程作為一個模塊來開展教學。對物聯網工程專業的學生而言,實踐教學體系模塊化具有十分重要的現實意義。
2.1 優化課程體系結構,提高實驗課程教學質量
由于物聯網工程專業是一個多學科交叉專業,涉及計算機、電子、通信、自動化等學科[5],目前專業指導思想不明確,課程規劃繁雜,很多課程之間教學內容重復,課程特色不夠鮮明,開課次序不合理,導致課堂效率低下,實驗內容單一,部分內容重復,達不到通過實驗提高學生知識運用能力、動手能力和創新能力的目的。而模塊化實踐教學將針對某一特定主題、技能開展教學活動,同一模塊內任課教師構建教學團隊,明確各門課程的教學任務,體現課程特色,整體優化教學體系,避免課程之間開課次序不合理、前后不銜接、內容重復等問題,提高實驗課程教學質量。
2.2 口徑寬與能力專相結合,培養個性化人才
從物聯網工程專業培養目標來看,要求學生掌握電子技術、傳感器技術、網絡通信技術、計算機技術等眾多實用技術,但受到教學總課時與學生精力、興趣愛好等方面的限制,學生很難全面掌握物聯網相關技術。而模塊化實踐教學可以根據學生的興趣愛好、就業方向,提供個性化實踐教學,著重培養學生在某一方面的實踐能力和創新能力,使學生畢業后有一技之長,提高學生的就業競爭力。
2.3 促進教師從“單師型”向“雙師型”轉變
目前高校教師主要來源于高校應屆畢業生,盡管這些教師具有較高的學歷,理論基礎扎實,但缺乏企業工作經驗,實踐操作能力相對薄弱,大部分老師只有教師資格證,沒有工程師資質。而開展模塊化實踐教學,教師必須提高自身的實踐操作能力和項目開發能力,促使教師到企業學習、進修,促進教師從“單師型”向“雙師型”轉變。
3 物聯網工程專業實踐教學體系模塊劃分的依據和原則
實踐教學體系模塊化并不是把物聯網工程專業的課程按照相近程度進行簡單劃分,這是一項系統的工程,必須遵循一定的原則才能制定系統、科學、可操作的實踐教學體系。在劃分模塊時,要遵循以下原則:
(1)系統性原則。系統研究物聯網知識體系架構,從“物聯網”系統的角度來劃分模塊。
(2)實用性原則。制定出的實踐教學體系要具有實用性、針對性和高效性。在劃分模塊時,要分析每門實驗課程的特色及實驗應達到的目的和要求,注重同一模塊內課程間知識的滲透、融合與前后銜接關系,強化學生的知識綜合運用能力、實踐能力和創新能力。
(3)遵循教育教學規律。實踐教學要符合教育教學規律,循序漸進,從認知實踐教學到專業技能實踐教學,再到綜合性創新性實踐教學,逐步提高學生的動手能力。
(4)符合學校實際情況。要根據學校師資力量和學校實驗室條件來制定切實可行的實踐教學體系。
4 實踐教學模塊的劃分
在劃分模塊時,必須深入研究物聯網體系結構,理清各層所包含的主要技術及各層之間的關系。物聯網是指通過傳感器、射頻識別等信息傳感設備,按約定的協議把任何物體與互聯網連接起來,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、監控和管理的一種網絡,其主要特征是通過傳感器、射頻識別等方式獲取物質世界的信息,通過互聯網、移動通信網等網絡進行信息的傳送與交互,采用智能計算技術對信息進行分析處理,提高對物質世界的感知能力,實現智能化決策和控制[6]。物聯網的體系結構可以根據信息生成、傳輸、處理和應用劃分為感知層、網絡層、數據處理層和應用層[7,8]。依據物聯網知識體系結構、信陽師范學院物聯網工程專業培養方案和教育教學規律,把物聯網工程專業的實踐教學體系分為認知實踐教學模塊、程序設計與算法分析實踐教學模塊、感知層實踐教學模塊、網絡層實踐教學模塊、數據處理層實踐教學模塊和應用層實踐教學模塊。
4.1 認知實踐教學模塊
認知實踐教學模塊主要包括計算機引論和物聯網導論這兩門課程的實踐教學。該模塊實踐教學的目的是讓學生掌握計算機硬件、軟件、計算機網絡、物聯網的組成及相關技術,明確各專業課程的意義和相互聯系,為后續學習打下堅實基礎。實踐教學主要將教師演示與學生操作相結合,讓抽象的理論通過實驗演示變得形象,讓學生動手操作以激發學生的求知欲。計算機技術是物聯網技術的基礎,在講授計算機引論時,應增加物聯網的相關知識,既完善了計算機引論的知識體系,又為學生學習物聯網導論打下堅實的基礎。例如在演示計算機硬件組成時,可以增加對單片機、ARM芯片的講解和演示;在做操作系統實驗時,增加嵌入式操作系統的實驗。物聯網是計算機技術的一個典型應用,在講授物聯網導論時,要復習計算機引論相關內容,把兩門課程中的相關內容進行分析、對比,不僅可以加深學生對知識的理解,而還以激發學生思考問題。通過這兩門課程的學習,讓學生明白計算機科學與技術專業和物聯網工程專業的聯系與差別,有利于學生的學業規劃和職業規劃。
4.2 程序設計與算法分析實踐教學模塊
程序O計與算法分析實踐教學模塊主要包括C語言程序設計和數據結構這兩門課程的實踐教學。該模塊的實踐教學目的是讓學生掌握C語言、數據結構和算法設計等知識,著重提高編程能力和算法分析與設計能力。C語言程序設計實踐教學從基礎語法知識開始,逐步引入經典、有趣且與日常生活聯系緊密的案例,引導學生從解決問題出發,學習編程知識,并培養學生的編程思維,提高學生的編程興趣和編程能力。數據結構主要讓學生掌握經典數據結構的邏輯結構、物理結構及相關算法實現,重點是數據的組織結構和算法實現。
4.3 感知層實踐教學模塊
感知層主要負責信息的采集和短距離傳送,是物聯網系統的核心層。我校針對感知層開設的課程有電子線路、數字邏輯、計算機組成原理、微機原理與接口、嵌入式系統、信號系統、傳感器技術、無線傳感網絡、數據采集技術、射頻識別技術、ZigBee技術等課程。本模塊實踐教學課程多,開課時間跨度大,且課程間知識聯系緊密,所以實驗教學內容一定要注意課程間的聯系。依據課程間的相互關系,該模塊實踐教學可以細分為硬件課程群和數據采集課程群。
4.3.1 硬件課程群
該課程群包括電子線路、數字邏輯、計算機組成原理、微機原理與接口和嵌入式系統5門課程,主要使學生掌握計算機硬件系統的結構和工作原理,使學生具有計算機系統硬件開發能力和針對具體硬件進行軟件開發的能力。該課程群的實驗教學不僅加深了學生對理論知識的理解和鞏固,還能激發學生的學習興趣,提高學生的動手能力,培養學生的創新意識,為以后的學習和工作打下堅實基礎。目前,我校該課程群的實驗采用“軟件設計與仿真”和真實的硬件開發平臺相結合的方式。軟件設計與仿真實驗主要是加深學生對理論知識的理解和運用,真實的硬件開發平臺主要提高學生的動手能力和調試能力,這兩種形式虛實結合,相輔相成,各有優勢。
4.3.2 數據采集課程群
該課程群包括傳感器技術、信號與系統、RFID技術、ZigBee技術、無線傳感網絡技術、數據采集技術等課程,主要讓學生掌握傳感器的基本原理、信號處理、數據采集、無線通信及組網技術等,使學生具有設計和開發數據采集系統的能力。目前,我校以北京奧爾斯科技股份有限公司開發的物聯網創新實驗箱為平臺,依次開設有CC2530基礎實驗、傳感器及控制器模塊實驗、ZigBee無線網絡通信實驗和嵌入式網關實驗,通過這4部分的實驗,逐步提高學生的動手能力和創新能力。
4.4 網絡層實踐教學模塊
網絡層主要負責信息的傳輸。該模塊的內容使學生能夠清晰地認識信息傳輸的過程、原理和應用,從而使學生能根據實際需要選擇合適的通信方式構建物聯網網絡。我校針對網絡層開設的課程有通信原理、計算機網絡原理、TCP/IP協議分析、物聯網組網技術和網絡信息安全技術等課程。首先需要學習通信原理課程,主要內容有與信號相關的基礎知識、模擬傳輸、數字基帶傳輸、基本的數字頻帶傳輸、模擬信號數字化與PCM、信號空間分析與多元數字傳輸、現代數字傳輸技術、多用戶與無線通信、信息論基礎以及糾錯編碼等內容,使學生掌握通信的基本原理;其次,通過學習計算機網絡原理、TCP/IP協議分析等課程,使學生認識信息傳輸的實現機制和具體技術;然后學習網絡信息安全技術等課程,使學生了解信息傳輸中應該考慮的實際問題;最后,通過物聯網組網技術課程的學習,使學生能夠構建可行的通信網絡,同時能夠使學生把所學的知識貫穿起來,并在實踐中加以應用。
4.5 數據處理層實踐教學模塊
數據處理層對網絡層傳輸來的海量數據進行存儲、處理和智能決策服務等。通過該模塊的學習使學生掌握物聯網工程中數據處理的基本過程、工作原理和主要方法,并利用這些知識對典型物聯網應用領域提出具體的數據處理方案。我校針對數據處理層開設的課程有云計算、物聯網數據處理技術、數據挖掘、人工智能等課程。通過云計算課程的學習使學生熟悉當前常用的海量數據存儲方案和并行計算框架;通過物聯網數據處理技術課程的學習,使學生掌握常用的采集數據的預處理方法,確保采集數據的有效性;通過數據挖掘和人工智能課程的學習,使用相關知識能夠在大量采集的數據中發現有價值的規律并加以驗證,最后,將發現的有價值的規律應用到實踐中,產生實際的應用價值。
4.6 應用層實踐教學模塊
應用層主要為用戶提供良好的解決方案。我校針對應用層開設的課程有數據庫技術、操作系統、Linux操作系統、Java語言、網絡編程技術、移動軟件開發技術等課程,主要讓學生掌握數據庫技術、操作系統原理、網絡編程技術和移動軟件開發技術,能根據實際需求設計并實現高效、可用的物聯網應用層軟件。在前述各模塊的基礎上,該模塊教學過程以典型應用驅動的方式開展。以當地水質檢測、茶葉種植場所的土壤養分監控為例,使用Java語言,基于Linux操作系統和MySQL關系型數據庫,以Browser/Server架構為指導,實現此類型的物聯網典型應用,用戶可以通過移動設備方便、快捷地使用這些系統。通過該模塊的實踐教學,最終使學生將所學知識運用到實踐中,讓學生深刻體會到實踐在學習中的重要性,從而提高他們學習和從事研究的興趣。
5 模塊化實踐教學體系實施方案
為了達到模塊化實踐教學目的,必須遵循教學規律,制定由淺入深,循序漸進的實施方案,整個實踐教學過程大體按照認知實踐教學模塊、程序設計與算法分析實踐教學模塊、感知層實踐教學模塊、網絡層實踐教學模塊、應用層實踐教學模塊和數據處理層實踐教學模塊的次序開展。由于每個模塊包含多門課程,各模塊之間開課時間有部分重疊。為進一步提高學生的動手能力和綜合知識運用能力,在大四上學期根據學生興趣和就業方向開展有針對性的C合性實踐教學,使學生具有一技之長。具體實踐教學體系如表1所列。
6 結 語
物聯網工程專業是集計算機專業、通信專業、自動化專業為一體的交叉學科,是一個典型的基于工程應用的學科。因此,實踐教學對人才培養質量起著至關重要的作用。本文針對目前物聯網工程專業教學存在的問題,提出一套基于模塊化的物聯網工程專業實踐教學體系。該實踐教學體系有以下優點:
(1)層次清晰。從認知教學到專業技能模塊教學,再到綜合性實踐教學,由淺入深,由易到難,層次清晰,環環相扣。
(2)教學目標明確。通過系統化的分析方法將物聯網工程專業的眾多課程分為6個模塊來開展實踐教學,每個模塊教學目標明確,著重強化學生的動手能力和綜合應用能力,提高實踐教學的效果。
(3)人才特色鮮明。除認知實踐教學模塊外,每個實踐教學模塊都對應了物聯網工程專業的一個就業方向,學生可以根據自己的興趣,加強該模塊的學習和實踐開發,使學生具有一技之長。經過多年教學實踐表明,該方案科學合理、切實可行,教學質量得到顯著提高。
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